專利名稱：抗菌注射成型部件及其生產方法
技術領域：
總的來說，本發明涉及抗菌注射成型塑料產品，且更具體地說，涉及具有分散在形成產品的塑料樹脂中的抗菌化合物或化學藥品的注射成型塑料產品。
背景技術：
注射成型塑料產品廣泛用于各種各樣的消費品，用以提供具有理想表面外觀的結實塑料結構。例如，注射成型塑料產品包括用于家居、旅館、醫院、餐館、學校和其它居所或商業場所的家俱和家俱部件。在能夠采取任何自我保護措施之前，僅僅是觸摸了同樣的媒介物的兩個人就可以將一些疾病由帶菌者傳染給另一個人。尤其是醫務工作者，由于觸摸物體，例如家俱，是易于傳染上疾病的高危人群，因為所述觸摸的物體上可能存在各種病毒、真菌和致病菌。食品餐飲從業人員將其自身和消費者置于各種病毒、真菌和致病菌的危險境地。在刑罰機構中，職員和收容者由于所有同樣的可能交叉感染的情況而處于危險環境。在教育機構中，例如學校和日托機構，其所提供的許多設施可能被許多兒童所觸摸，并由此傳播微生物。
在更具體的實例中，注射成型塑料用于形成用于座位的塑料部件，即椅背和椅子面板、體育場座位、辦公椅、椅子底座、椅子扶手和位置調節裝置，以及椅子腳輪和其它商業和工業用品，它們都用于一種或多種前述環境。然而這些注射成型塑料產品的表面一直暴露于存在于前述環境中的細菌、真菌和微生物中。例如，注射成型塑料椅子底座、椅子腳輪和其它塑料部件用于醫院和其它環境，這些環境特別地與病原體生長和繁殖相關。在這些環境中，或在任何環境中濕氣和水分的存在均有益于病原體的生長。這些細菌、真菌和其它病原體可以在基于注射成型塑料的產品的表面生長和繁殖，并且隨著時間的流逝可以產生明顯的微生物污染。一種建議的對抗注射成型產品表面的微生物生長的方法是在表面上涂敷消毒劑，例如通過噴涂或檫抹表面來進行涂敷。不幸的是，涂敷消毒劑只是暫時將表面的微生物去除，但如前所述，相關的環境是進一步污染的連續來源。重復涂敷消毒劑成本高、費時、不持久且只是暫時對抗微生物的存在和生長。此外，通過在產品的表面涂敷消毒劑或其它抗微生物劑，使消毒劑或抗微生物劑的殘余物進入環境中，可能對環境造成負面影響，特別是在醫院環境中。因此，需要這樣的注射成型塑料產品，其具有混入其中的抗菌劑，其表現出抗菌性質，沒有毒性作用，并且在該注射成型塑料產品的使用期內持久耐用。然而，通過將另外的物質混入注射成型塑料產品中，可以預期該注射成型產品的物理和機械性能降低，這是因為相當量的機械成分，例如玻璃纖維或聚合物樹脂被另外的物質所替代。因此，進一步的需求就是具有混入塑料樹脂中的抗菌化合物或化學藥品的注射成型塑料產品，其具有類似于產品中沒有混入抗菌化合物或化學藥品的注射成型塑料產品的物理和機械特性。
發明內容
本發明涉及具有抗菌特性的，抑制細菌、真菌、微生物和其它病原體生長的注射成型塑料產品，以及該注射成型塑料產品的生產方法。該抗菌劑、化合物或化學藥品在生產期間被混入該注射成型塑料產品中。而且，本發明涉及具有混入產品中的抗菌化合物或化學藥品的注射成型塑料產品，其具有類似于沒有抗菌化合物或化學藥品混入產品中的注射成型塑料產品的物理和機械性能。將抗菌添加劑混入形成該注射成型塑料產品的塑料樹脂中，從而將抗菌劑混入該注射成型塑料產品中。優選的抗菌添加劑包含5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)苯酚。由注射成型塑料樹脂形成的產品沒有限制地包括，用于座位的部件，即椅背和椅子面板、體育場座位、辦公椅、椅子底座、椅子扶手和位置調節裝置，以及椅子腳輪和其它商業和工業用品等。注射成型的塑料產品如下形成選擇抗菌添加劑和與塑料樹脂相容的抗菌添加劑載體系統，將該載體系統與所選擇的抗菌添加劑結合，并將抗菌添加劑/載體系統混入塑料樹脂中，將包括玻璃纖維或如果需要的其它高模量纖維的塑料樹脂組合物堆積在注射成型方法的進料系統中，并將該樹脂組合物注入形成所需產品的模子，以形成注射成型抗菌塑料產品。
具體實施方案在本發明的最基本形式中，提供了含有有效量抗菌添加劑的熱塑性材料的注射成型制品。將包含熱塑性樹脂和抗菌添加劑配方的成型配方混合，并注射成型，形成該產品。該熱塑性樹脂優選選自聚酰胺熱塑性樹脂(例如尼龍6、尼龍6，6)、聚乙烯熱塑性樹脂、聚氨酯熱塑性樹脂、聚丙烯熱塑性樹脂、聚氯乙烯熱塑性樹脂和前述的混合物。尼龍樹脂或聚酰胺是優選的，且是一般公認具有良好機械強度、耐磨性和韌性的一類熱塑性樹脂。商業上重要的尼龍通過常規的熔融聚合方法制備，并包括最優選的樹脂，尼龍6，其是通過己內酰胺聚合而制備的。該熱塑性樹脂可以通過包含加工助劑、著色劑或機械改良劑，例如玻璃纖維或本領域技術人員公知的其它高模量纖維而得到改進。
該抗菌配方包含抗菌添加劑，并且優選還包含載體樹脂。該抗菌添加劑無毒，且不含重金屬，其優選是氯化苯酚，例如5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)苯酚，也稱為三氯生。也可以采用具有公知抗菌、殺生物或生物抑制(biostatic)趨向的其它化合物。優選地，抗菌添加劑是與合適的載體樹脂預混合的，所述的載體樹脂，例如是聚酯，且更優選是聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。優選的抗菌添加劑是IRGAGUARDB1325(在PET載體樹脂中的25wt.％5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)苯酚)，可由美國紐約Tarrytown的Ciba Specialty Chemicals Corporation商購。該抗菌添加劑優選為總產品組合物的約0.1wt.％至約1.25wt.％。
本發明更具體地涉及抗菌添加劑混入其中的注射成型尼龍產品，所述抗菌添加劑給產品賦予抗菌特性。具體地說，該產品包括家俱部件，且更具體地說是用于座位的部件，即椅背和椅子面板、體育場座位、辦公椅、椅子底座、椅子扶手和位置調節裝置，以及椅子腳輪和其它用于商業家俱的商業和工業用品。令人意想不到的是，本發明的發明人已經發現當與不含抗菌添加劑的類似產品相比時，根據本發明添加0.1wt.％至1.25wt.％的抗菌添加劑基本上不降低所得產品的物理、機械和表面外觀性質。向尼龍樹脂中混入合適量的抗菌添加劑是重要的。由于使用的抗菌添加劑替換了注射成型配方中的一部分尼龍樹脂，所以顯然使用抗菌添加劑將導致終產品的物理性質按比例的降低。令人驚訝的是，情況并不是這樣的。混入注射成型的尼龍產品的抗菌添加劑令人驚訝地表現出類似于同樣產品的物理性質，盡管由抗菌添加劑替換了尼龍樹脂。
下述實施例用以進一步說明本發明。
1.01節實施例1使用常規注射成型方法對本發明的椅子底座進行注射成型。該注射成型配方如下39wt.％的未填充炭黑的抗沖擊改性尼龍6，其平均比重是1.13(ASTM D792)，平均缺口沖擊等級是1.5ft-lb/in(ASTMD256)，平均拉伸屈服強度是10500psi(ASTM D638)而平均彎曲模量是400000psi(ASTM D790)，例如可由美國印地安那州的Evansville的Matrix Group商購；57.5wt.％的填充玻璃的尼龍6，平均玻璃纖維含量是43％，平均比重是1.49(ASTM D792)，平均缺口沖擊等級是2.0ft-lb/in(ASTM D256)，平均拉伸屈服強度是243500psi(ASTM D638)和平均彎曲模量(正切)是1500000psi(ASTM D790)，例如可由MatrixGroup以FP62E43為產品名商購；2wt.％的炭黑母煉膠(在聚丙烯樹脂中的50wt.％炭黑，其平均粒徑是60毫微米)，例如可由加拿大蒙特利爾的L.C.Plastics Inc商購的Tech Master；和1.5wt.％的IRGAGUARDB1325。將該配方送入注射成型設備中，并在約490°F和60-95％的最大注射壓力下注入模腔中。
從模子中取出所得的產品并冷卻。
對注射成型椅子底座的兩個樣品進行細菌生長抑制測試。兩個樣品對細菌的生長均顯示出理想的抑制效果。還通過對兩個樣品進行靜負載和墜落試驗測定注射成型椅子底座的物理性質，按照AmericanNational Standards Institute/Business and Institutional FurnitureManufacturer’s Association(ANSI/BIFMA)要求進行試驗，且這些試驗的結果列于表1中。
表1
實施例2除了沒有使用抗菌添加劑以外，采用實施例1的同樣成型配方、方法和設備制備對比椅子底座。注射成型配方如下40wt.％的未填充炭黑的抗沖擊改性尼龍6；58wt.％的填充玻璃的尼龍6，平均玻璃纖維含量是43％和2wt.％的炭黑母煉膠。
取兩個對比椅子底座樣品，并如實施例1所述進行物理性質的測定。結果列于表2中。
表2
令人驚訝的是，抗菌添加劑取代尼龍樹脂并沒有降低注射成型尼龍產品的物理性質。
實施例3使用標準的注射成型裝置生產注射成型腳輪。本發明的腳輪，稱為1號樣品，由如下注射成型配方制成98.5wt.％的未填充炭黑的抗沖擊改性尼龍6，其平均比重是1.13(ASTM D792)，平均缺口沖擊等級是1.5ft-lb/in(ASTM D256)，平均拉伸屈服強度是10500psi(ASTMD638)而平均彎曲模量是400000psi(ASTM D790)，例如可由美國印第安納州的Evansville的Matrix Group商購；和1.5wt.％的IRGAGUARDB1325。將配方在約516°F和80％的最大注射壓力下進行注射成型。接著將腳輪從模子中取出并冷卻。除了配方中不含抗菌添加劑以外(100％的未填充炭黑的抗沖擊改性尼龍6)，使用同樣的方法制備比較樣品，2號樣品。
對兩個樣品的物理性質進行測定，結果列于表3中。通過在5”高度向腳輪上墜落30lbs的重量來進行抗沖擊測試，并注意是否發生力學破壞發生。
表3
再一次令人驚訝地發現，向注射成型配方中添加抗菌劑并沒有使所得產品的物理性質下降。
盡管本發明已經出于舉例說明的目的而得到了詳細的描述，但應該理解，這樣的詳細描述僅僅是出于說明目的，在不背離本發明的實質和范圍的前提下，本領域技術人員可以對其作出各種改變，本發明的范圍由所附權利要求限定。
權利要求
1.一種注射成型塑料制品，其對其上的微生物生長具有降低的易感性，所述的注射成型制品由成型配方制成，所述配方包含選自聚酰胺熱塑性樹脂、聚乙烯熱塑性樹脂、聚氨酯熱塑性樹脂、聚丙烯熱塑性樹脂、聚氯乙烯熱塑性樹脂和前述的混合物的熱塑性樹脂，以及抗菌添加劑。
2.權利要求1的注射成型制品，其中熱塑性樹脂包含聚酰胺熱塑性樹脂。
3.權利要求2的注射成型制品，其中聚酰胺熱塑性樹脂包含尼龍6。
4.權利要求1的注射成型制品，其中抗菌添加劑包含5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)苯酚。
5.權利要求4的注射成型制品，其中抗菌添加劑是該制品總重量的約0.1wt.％至約1.25wt.％。
6.權利要求1的注射成型制品，其中該配方還包含高模量纖維。
7.權利要求1的注射成型制品，其中該配方還包含炭黑。
8.權利要求1的注射成型制品，其中該制品包括椅子底座。
9.權利要求1的注射成型制品，其中該制品包括腳輪。
10.權利要求1的注射成型制品，其中所述的熱塑性樹脂是尼龍6，而所述的成型配方還包含高模量纖維；所述的抗菌添加劑包含5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)苯酚；并且其中所述的抗菌添加劑是成型配方總重量的約0.1wt.％至約1.25wt.％。
11.一種形成具有抗菌性質的制品的方法，所述方法包括提供一種成型配方，其包含(i)選自尼龍樹脂、聚偏二氟乙烯聚合物樹脂、聚乙烯樹脂和前述的混合物的熱塑性樹脂，和(ii)一種抗菌添加劑配方，其包含分散在載體樹脂中的抗菌添加劑，所述的載體樹脂與所述的熱塑性樹脂相容，而所述的抗菌添加劑包含5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)苯酚；將所述的成型配方加熱，得到塑化樹脂配方；和將該塑化配方注入模子中，形成所述的制品。
12.權利要求11的方法，其中所述的熱塑性樹脂是尼龍6。
13.權利要求11的方法，其中所述的載體樹脂包含聚對苯二甲酸乙二酯。
14.權利要求11的方法，其中所述的抗菌添加劑配方包含約25wt.％的5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)苯酚和約75％的聚對苯二甲酸乙二酯。
15.權利要求11的方法，其中所述的抗菌配方是成型配方的約0.5wt.％至約5wt.％。
16.權利要求11的方法，其中所述的成型配方還包含高模量纖維。
17.權利要求11的方法，其中所述的熱塑性樹脂是尼龍6，所述的成型配方還包含高模量纖維，而所述的抗菌配方包含約25wt.％的5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)苯酚和約75wt.％的聚對苯二甲酸乙二酯，其中所述的抗菌配方是成型配方的約0.5wt.％至約5wt.％。
全文摘要
本發明涉及注射成型塑料產品，其具有混入塑料樹脂中的抗菌添加劑，所述的塑料樹脂形成該注射成型塑料產品。優選的抗菌添加劑包含5－氯－2－(2，4－二氯苯氧基)苯酚。該注射成型塑料產品如下形成選擇抗菌添加劑和與塑料樹脂相容的抗菌添加劑載體系統，將該載體系統與所選擇的抗菌添加劑結合，并將抗菌添加劑/載體系統混入塑料樹脂中，將包括玻璃纖維或如果需要的其它高模量纖維的塑料樹脂組合物堆積在注射成型方法的進料系統中，并將該樹脂組合物注入形成所需產品的模子，以形成注射成型抗菌塑料產品。
文檔編號B29C45/00GK1508185SQ20031011810
公開日2004年6月30日 申請日期2003年10月8日 優先權日2002年10月8日
發明者喬治·索里克, 特里·布雷肯里奇, 喬治 索里克, 布雷肯里奇 申請人:謝潑德產品公司